CN110396162A - 一种密封用耐低温聚氨酯配方及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封用耐低温聚氨酯配方,包括以下重量份的原料:二苯基甲烷二异氰酸酯20~40份、聚四氢呋喃20~40份、聚己内酯多元醇20~40份、对苯二酚二羟乙基醚5~8份、抗氧化剂1~3份、填料2~4份;所述聚四氢呋喃的相对分子质量为1400~2000;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为1800~2200。本发明的密封用耐低温聚氨酯在很低的环境温度下仍保持足够的弹性,且兼具了聚己内酯的刚性、耐高温和耐油性,集合了聚醚聚氨酯材料和聚己内酯聚氨酯材料两种材料的优点,使得本发明的密封用耐低温聚氨酯使用温度最低达到‑45℃,最高达到110℃,是一种使用温度非常宽的聚氨酯弹性体。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料领域,具体涉及一种密封用耐低温聚氨酯配方及制备工艺。
背景技术
聚氨酯,是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯,聚氨酯分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类。聚酯型是以二异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚氨酯。聚醚型聚氨酯是以二异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。聚氨酯具有很多优异的性能,所以其具有广泛的用途。
聚氨酯的性能及应用:由于聚氨酯大分子中含有的基团都是强极性基团,而且大分子中还含有聚醚或聚酯柔性链段,使得聚氨酯具有以下特点:
①较高的机械强度和氧化稳定性;
②具有较高的柔曲性和回弹性;
③具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。
由于聚氨酯具有很多优异的性能,所以其具有广泛的用途。
聚氨酯主要用作聚氨酯合成革、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯橡胶(弹性体)和聚氨酯纤维等。此外,聚氨酯还用于土建、地址钻探,采矿和石油工程中,起堵水、稳固建筑物或路基的作用;作为铺面材料,用于运动场的跑道、建筑物的室内地板等。
其中,聚氨酯作为密封材料,如聚氨酯密封胶、聚氨酯密封胶垫(聚氨酯密封圈)的应用也十分广泛。聚氨酯密封圈具有耐磨、油、酸碱、臭氧、老化、低温、撕裂、冲击等特点,聚氨酯密封圈负载支撑容量大,广泛应用于各个领域,尤其是浇注型密封圈耐油、耐水解、耐磨、强度高,适用于高压油设备、起重设备、锻压机床、大型水压设备等。
但是,目前所使用的密封用耐低温聚氨酯(聚氨酯密封胶垫/聚氨酯密封圈)还存在以下问题:
1、单独的聚醚型聚氨酯材料使用温度:-45~90℃,弹性55%;制成的密封产品抗介质和老化性能差,耐磨性及压缩永久变形率差;
2、单独的聚己内酯型聚氨酯材料使用温度:-30~110℃,弹性40%;制成的密封产品弹性较差,低温下的柔顺性不好,跟随性差,安装后回复成原来形状的能力差,很难完全回复;
3、普通的耐低温聚氨酯材料制成的密封产品变形小,安装后回复成原来形状的能力差。
基于上述情况,本发明提出了一种密封用耐低温聚氨酯配方及制备工艺,可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种密封用耐低温聚氨酯配方及制备工艺。本发明的密封用耐低温聚氨酯通过精选原料配方,并优化各原料含量,制得的密封用耐低温聚氨酯在很低的环境温度下仍保持足够的弹性,是由于聚醚材料制得的聚氨酯具有很好的相分离效果,材料的硬段和软段非常清晰,硬度使材料具有很好的刚性和强度,软段使材料具有很好的弹性,且兼具了聚己内酯的刚性、耐高温和耐油性,集合了聚醚聚氨酯材料和聚己内酯聚氨酯材料两种材料的优点,使得本发明的密封用耐低温聚氨酯使用温度最低达到-45℃,最高达到110℃,是一种使用温度非常宽的聚氨酯弹性体。
为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是:
一种密封用耐低温聚氨酯配方,包括以下重量份的原料:
所述聚四氢呋喃的相对分子质量为1400~2000;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为1800~2200。
本发明的密封用耐低温聚氨酯通过精选原料配方,并优化各原料含量,制得的密封用耐低温聚氨酯在很低的环境温度下仍保持足够的弹性,是由于聚醚材料制得的聚氨酯具有很好的相分离效果,材料的硬段和软段非常清晰,硬度使材料具有很好的刚性和强度,软段使材料具有很好的弹性,且兼具了聚己内酯的刚性、耐高温和耐油性,集合了聚醚聚氨酯材料和聚己内酯聚氨酯材料两种材料的优点,使得本发明的密封用耐低温聚氨酯使用温度最低达到-45℃,最高达到110℃,是一种使用温度非常宽的聚氨酯弹性体。
在本发明中,“密封用耐低温聚氨酯配方”即为“密封用耐低温聚氨酯的配方”。
优选的,所述密封用耐低温聚氨酯配方包括以下重量份的原料:
优选的,所述聚四氢呋喃的相对分子质量为为2000±50;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为2000±50。
优选的,所述抗氧化剂为抗氧剂245、抗氧剂264和抗氧剂1330中的任意一种或多种。
优选的,所述填料为提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料中的任意一种或两种。
更优选的,所述填料为质量比为1:0.75~0.85的提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料的混合物。
更优选的,所述提升低温性能的稳定剂为二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物。
更优选的,所述二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物为由质量比为1:1.2~1.4的二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌混合而成的混合物。
更优选的,所述带有润滑特性的液体填料为非活性聚硅氧烷液体。
本发明还提供一种所述密封用耐低温聚氨酯的制备工艺包括下列步骤:
A、按重量份分别称取:二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇、对苯二酚二羟乙基醚、抗氧化剂和填料;
B、将聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇加入到反应釜中,采用500~800rpm中速搅拌,所述反应釜内的温度控制在118~122℃;
以上步骤中,采用500~800rpm中速搅拌,这样搅拌桨叶既能很好的分散所述反应釜内的材料,又能产生大的剪切力,保证制备的所述的密封用耐低温聚氨酯的质量和性能稳定。
C、再加入抗氧化剂和填料,采用1000rpm以上的中高速搅拌并抽真空,所述反应釜内的温度控制在120~125℃之间;
以上步骤中,采用1000rpm以上的中高速搅拌,这样搅拌桨叶既能很好的分散所述反应釜内的材料,又能产生大的剪切力,保证制备的所述的密封用耐低温聚氨酯的质量和性能稳定。
D、1~2h以后,加入二苯基甲烷二异氰酸酯,采用1500rpm以上的高速搅拌并抽真空,反应3~5h后,得到聚氨酯预聚体;
以上步骤中,采用1500rpm以上的高速搅拌,这样搅拌桨叶既能很好的分散所述反应釜内的材料,又能产生大的剪切力,保证制备的所述的密封用耐低温聚氨酯的质量和性能稳定。
E、将所述聚氨酯预聚体加热至113~117℃,加入对苯二酚二羟乙基醚,迅速搅拌均匀,倒入预热的模具中,在90~110℃的烘箱中硫化15~25h,放置6~9d,即制得密封用耐低温聚氨酯。
以上步骤中,扩链过程应严格控制环境温度等工艺条件,是为了得到好的材料(制备的所述的密封用耐低温聚氨酯),防止环境的变化导致材料性能的不稳定。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
本发明的密封用耐低温聚氨酯通过精选原料配方,并优化各原料含量,制得的密封用耐低温聚氨酯在很低的环境温度下仍保持足够的弹性,是由于聚醚材料制得的聚氨酯具有很好的相分离效果,材料的硬段和软段非常清晰,硬度使材料具有很好的刚性和强度,软段使材料具有很好的弹性,且兼具了聚己内酯的刚性、耐高温和耐油性,集合了聚醚聚氨酯材料和聚己内酯聚氨酯材料两种材料的优点,使得本发明的密封用耐低温聚氨酯使用温度最低达到-45℃,最高达到110℃,是一种使用温度非常宽的聚氨酯弹性体。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述,但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均从常规商业途径获得,或以常规方法制备。
实施例1:
一种密封用耐低温聚氨酯配方,包括以下重量份的原料:
所述聚四氢呋喃的相对分子质量为1400~2000;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为1800~2200。
优选的,所述密封用耐低温聚氨酯配方包括以下重量份的原料:
优选的,所述聚四氢呋喃的相对分子质量为为2000±50;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为2000±50。
优选的,所述抗氧化剂为抗氧剂245、抗氧剂264和抗氧剂1330中的任意一种或多种。
优选的,所述填料为提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料中的任意一种或两种。
更优选的,所述填料为质量比为1:0.75~0.85的提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料的混合物。
更优选的,所述提升低温性能的稳定剂为二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物。
更优选的,所述二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物为由质量比为1:1.2~1.4的二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌混合而成的混合物。
更优选的,所述带有润滑特性的液体填料为非活性聚硅氧烷液体。
本发明还提供一种所述密封用耐低温聚氨酯的制备工艺包括下列步骤:
A、按重量份分别称取:二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇、对苯二酚二羟乙基醚、抗氧化剂和填料;
B、将聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇加入到反应釜中,采用500~800rpm中速搅拌,所述反应釜内的温度控制在118~122℃;
C、再加入抗氧化剂和填料,采用1000rpm以上的中高速搅拌并抽真空,所述反应釜内的温度控制在120~125℃之间;
D、1~2h以后,加入二苯基甲烷二异氰酸酯,采用1500rpm以上的高速搅拌并抽真空,反应3~5h后,得到聚氨酯预聚体;
E、将所述聚氨酯预聚体加热至113~117℃,加入对苯二酚二羟乙基醚,迅速搅拌均匀,倒入预热的模具中,在90~110℃的烘箱中硫化15~25h,放置6~9d,即制得密封用耐低温聚氨酯。
实施例2:
一种密封用耐低温聚氨酯配方,包括以下重量份的原料:
所述聚四氢呋喃的相对分子质量为1400;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为1800。
在本实施例中,所述抗氧化剂为抗氧剂264。
在本实施例中,所述填料为质量比为1:0.75的提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料的混合物。
在本实施例中,所述提升低温性能的稳定剂为二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中,所述二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物为由质量比为1:1.2的二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌混合而成的混合物。
在本实施例中,所述带有润滑特性的液体填料为非活性聚硅氧烷液体。
在本实施例中,所述密封用耐低温聚氨酯的制备工艺包括下列步骤:
A、按重量份分别称取:二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇、对苯二酚二羟乙基醚、抗氧化剂和填料;
B、将聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇加入到反应釜中,采用800rpm中速搅拌,所述反应釜内的温度控制在122℃;
C、再加入抗氧化剂和填料,采用1200rpm的中高速搅拌并抽真空,所述反应釜内的温度控制在125℃;
D、1h以后,加入二苯基甲烷二异氰酸酯,采用1800rpm的高速搅拌并抽真空,反应3h后,得到聚氨酯预聚体;
E、将所述聚氨酯预聚体加热至117℃,加入对苯二酚二羟乙基醚,迅速搅拌均匀,倒入预热的模具中,在110℃的烘箱中硫化15h,放置6d,即制得密封用耐低温聚氨酯。
实施例3:
一种密封用耐低温聚氨酯配方,包括以下重量份的原料:
所述聚四氢呋喃的相对分子质量为2000;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为2200。
在本实施例中,所述抗氧化剂为抗氧剂1330。
在本实施例中,所述填料为质量比为1:0.85的提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料的混合物。
在本实施例中,所述提升低温性能的稳定剂为二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中,所述二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物为由质量比为1:1.4的二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌混合而成的混合物。
在本实施例中,所述带有润滑特性的液体填料为非活性聚硅氧烷液体。
在本实施例中,所述密封用耐低温聚氨酯的制备工艺包括下列步骤:
A、按重量份分别称取:二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇、对苯二酚二羟乙基醚、抗氧化剂和填料;
B、将聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇加入到反应釜中,采用500rpm中速搅拌,所述反应釜内的温度控制在118℃;
C、再加入抗氧化剂和填料,采用1300rpm的中高速搅拌并抽真空,所述反应釜内的温度控制在120℃;
D、2h以后,加入二苯基甲烷二异氰酸酯,采用1900rpm的高速搅拌并抽真空,反应5h后,得到聚氨酯预聚体;
E、将所述聚氨酯预聚体加热至113℃,加入对苯二酚二羟乙基醚,迅速搅拌均匀,倒入预热的模具中,在90℃的烘箱中硫化25h,放置9d,即制得密封用耐低温聚氨酯。
实施例4:
一种密封用耐低温聚氨酯配方,包括以下重量份的原料:
在本实施例中,所述聚四氢呋喃的相对分子质量为为2000±50;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为2000±50。
在本实施例中,所述抗氧化剂为质量比为1:65的抗氧剂245和抗氧剂1330。
在本实施例中,所述填料为质量比为1:81的提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料的混合物。
在本实施例中,所述提升低温性能的稳定剂为二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物。
在本实施例中,所述二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物为由质量比为1:1.33的二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌混合而成的混合物。
在本实施例中,所述带有润滑特性的液体填料为非活性聚硅氧烷液体。
在本实施例中,所述密封用耐低温聚氨酯的制备工艺包括下列步骤:
A、按重量份分别称取:二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇、对苯二酚二羟乙基醚、抗氧化剂和填料;
B、将聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇加入到反应釜中,采用650rpm中速搅拌,所述反应釜内的温度控制在120℃;
C、再加入抗氧化剂和填料,采用1250rpm的中高速搅拌并抽真空,所述反应釜内的温度控制在122℃;
D、1.5h以后,加入二苯基甲烷二异氰酸酯,采用1850rpm的高速搅拌并抽真空,反应4h后,得到聚氨酯预聚体;
E、将所述聚氨酯预聚体加热至115℃,加入对苯二酚二羟乙基醚,迅速搅拌均匀,倒入预热的模具中,在102℃的烘箱中硫化20h,放置7d,即制得密封用耐低温聚氨酯。
下面对本发明实施例4得到的密封用耐低温聚氨酯配方以及对比例1至2的聚氨酯材料进行性能测试,测试结果如表1所示:
其中对比例1为聚醚型普通聚氨酯材料;对比例2为聚己内酯型普通聚氨酯材料。
表1
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,包括以下重量份的原料:
所述聚四氢呋喃的相对分子质量为1400~2000;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为1800~2200。
2.根据权利要求1所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述密封用耐低温聚氨酯配方包括以下重量份的原料:
3.根据权利要求1所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述聚四氢呋喃的相对分子质量为为2000±50;所述聚己内酯多元醇的相对分子质量为2000±50。
4.根据权利要求1所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述抗氧化剂为抗氧剂245、抗氧剂264和抗氧剂1330中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述填料为提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料中的任意一种或两种。
6.根据权利要求1所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述填料为质量比为1:0.75~0.85的提升低温性能的稳定剂和带有润滑特性的液体填料的混合物。
7.根据权利要求6所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述提升低温性能的稳定剂为二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物。
8.根据权利要求7所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌的混合物为由质量比为1:1.2~1.4的二甘醇二苯甲酸酯和硬脂酸锌混合而成的混合物。
9.根据权利要求6所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述带有润滑特性的液体填料为非活性聚硅氧烷液体。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的密封用耐低温聚氨酯配方,其特征在于,所述密封用耐低温聚氨酯的制备工艺包括下列步骤:
A、按重量份分别称取:二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇、对苯二酚二羟乙基醚、抗氧化剂和填料;
B、将聚四氢呋喃、聚己内酯多元醇加入到反应釜中,采用500~800rpm中速搅拌,所述反应釜内的温度控制在118~122℃;
C、再加入抗氧化剂和填料,采用1000rpm以上的中高速搅拌并抽真空,所述反应釜内的温度控制在120~125℃之间;
D、1~2h以后,加入二苯基甲烷二异氰酸酯,采用1500rpm以上的高速搅拌并抽真空,反应3~5h后,得到聚氨酯预聚体;
E、将所述聚氨酯预聚体加热至113~117℃,加入对苯二酚二羟乙基醚,迅速搅拌均匀,倒入预热的模具中,在90~110℃的烘箱中硫化15~25h,放置6~9d,即制得密封用耐低温聚氨酯。
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